Физик Савельева рассказала, как применяется спектроскопия в медицине

Анастасия Заворотнюк, Жанна Фриске, Михаил Задорнов — этих людей объединяет не только широкая известность. Все трое боролись с одной из самых агрессивных форм опухоли головного мозга – глиобластомой. К сожалению, пока что в мире не нашли способа лечения глиобластомы: нынешние методы позволяют лишь увеличить продолжительность жизни при таком заболевании и снизить болевые синдромы. Однако ученые и медики не сдаются и ищут способы победить рак головного мозга: перспективным направлением в этом вопросе сейчас является оптическая спектроскопия. Что это такое и как происходит лечение «светом», рассказала кандидат физико-математических наук, доцент кафедры лазерных микро‑, нано- и биотехнологий НИЯУ «МИФИ» Татьяна Савельева на лекции в Информационном центре по атомной энергии (ИЦАЭ) в Нижнем Новгороде. От звездного неба до глубин человеческого организма Спектроскопия — это метод, с помощью которого ученые изучают, как вещество взаимодействует со светом. Сперва спектроскопию применяли для изучения звёзд: по спектральным линиям астрономы определяли химический состав светил, а уже сегодня она позволяет исследовать глубины человеческого тела. Спектроскопия как наука началась с того, что Исаак Ньютон с помощью стеклянной призмы разложил солнечный свет на компоненты цвета в 1666 году. Это открытие навсегда изменило науку: исследователь смог доказать, что белый свет состоит из множества цветов, и заложил основы спектроскопии. Спектроскопия позволяет получить информацию как о самом свете, так и о веществе. Если свечение вещества разложить на спектры с помощью специального прибора, то можно увидеть появившиеся линии — так называемые спектральные линии. Изучая их, мы узнаем о строении вещества, за которым наблюдаем, из каких атомов и молекул оно состоит, как они взаимодействуют друг с другом. По началу спектроскопия позволяла изучать лишь простейшие вещества — атомы и молекулы, однако человечеством двигала идея заглянуть глубже — внутрь своего организма. Революцию совершил научный коллектив под руководством Эдуарда Шпольского, который в 1950‑х открыл эффект Шпольского. Он послужил началу нового направления — люминесцентной спектроскопии сложных органических соединений. Война с раковыми партизанами Спектроскопия как метод исследования вещества сегодня применяется в разных отраслях: химии, физике, биохимии, материаловедении, химической инженерии и т.д. Со временем спектроскопия прочно вошла и в сферу медицинской диагностики. Современные медицинские лазеры позволяют направить свет вглубь ткани и по тому, как он рассеивается или поглощается, судить о её состоянии. За счет этого можно находить онкологию, моментально определять границы опухоли и даже лечить злокачественные образования практически без побочных эффектов и без хирургического вмешательства. «Здоровые и больные участки отражают и поглощают свет по-разному — именно это и фиксирует спектроскопическая аппаратура. Это значит, что мы можем обнаружить опухоль раньше, чем она станет видна на УЗИ или КТ, — рассказывает ученый. — Мы движемся к тому, чтобы проводить диагностику прямо в момент операции, в реальном времени. Например, хирург может сразу узнать, пройдена или нет граница опухоли. Это спасает здоровье, а иногда — и жизнь». Татьяна Савельева вместе с научной группой исследует возможность неинвазивного лечения опухолей головного мозга с помощью спектроскопии. «Ученые говорят, что лечение опухолей – это как партизанская война. Раковые клетки распространяются вдоль хронических сосудов, нервных окончаний и единичные клетки отловить практически невозможно. Увы, они не образуют какие-либо капсулы, чтобы их можно было открыть и достать оттуда все негативное для организма: все равно кто-то “убежал” и “спрятался”», — пояснила Татьяна Савельева. В этой борьбе помогает флуоресцентная спектроскопия, которая выделяет раковые клетки и делает процесс их удаления намного удобнее и эффективнее. В процессе хирург использует нейрохирургический аспиратор — высокотехнологичное оборудование, разработанное специально для сложных операций на головном мозге. Аспиратор основан на ультразвуковых технологиях для точного удаления тканей, уменьшая повреждения и сохраняя здоровые структуры мозга. В подобных операциях также применяют эндоскоп с двумя камерами — одной обычной, а второй — флуоресцентной. За счет тонких оптических волокон устройства можно проникнуть вглубь организма и получить картинку излучения оттуда — даже без хирургических вмешательств. Сочетание лазерных и оптоволоконных технологий позволило вывести спектроскопию на новый уровень в медицине Татьяна Савельева На фоне развития технологий искусственного интеллекта ученые также часто прибегают к машинному обучению. Сегодня ИИ помогает анализировать и распознавать опухолевые спектры, классифицировать типы тканей и даже прогнозировать исход операций — всему этому исследователи обучают нейросети. Лечение опухолей головного мозга с помощью спектрометрии видится как перспективная технология. Пока что ученые и медики отбирают материал на основе исследований нескольких человек, однако уже есть позитивные прогнозы: пациенты с глиомами, которые уже прошли подобную операцию, продолжают жить вопреки заверениям врачей. И, кто знает, может уже в ближайшее десятилетие человечество найдет способ побороть рак головного мозга. Ранее на сайте pravda-nn.ru сообщалось, что нижегородские эндоскописты назвали современные методы лечения болезней ЖКТ.